用石墨烯氧化物修改的金属有机框架嵌入混合矩阵膜中,用于高效的CO2分离
Long Feng1, Qiuning Zhang1, Jianwen Su1
1State Key Laboratory of Heavy Oil Processing, China University of Petroleum, No. 18 Fuxue Road, Changping District, Beijing 102249, China.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|January 11, 2024
概括
使用氧化石墨烯 (GO) 的新层次修改策略增强了混合矩阵膜 (MMM) 中的金属有机框架-74 (MOF-74) 分散. 这提高了有效的碳捕获技术的CO2/N2选择性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 环境科学 环境科学
背景情况:
- 金属有机框架 (MOF),特别是MOF-74,是混合矩阵膜 (MMM) 中的有效填充物,由于它们的二氧化碳亲和力,用于气体分离.
- 基于MOF的MMM中的纳米粒子聚合和不良矩阵兼容性导致非选择性空隙,阻碍了气体分离效率.
- 石墨烯氧化物 (GO) 为分散MOF提供了一个二维平台,可能改善膜性能.
研究的目的:
- 开发一种新的MOF-74层次修改策略,使用氧化石墨烯 (GO) 作为支骨架.
- 为了提高MOF-74在聚合物矩阵 (Pebax®1657) 中的分散均性和界面兼容性.
- 调查这种GO支持的MOF-74对混合矩阵膜 (MMM) 的气体分离性能的影响.
主要方法:
- 使用逐层修改策略,将MOF-74与石墨烯氧化物 (GO) 功能化.
- 修改后的MOF-74@GO作为填充剂被纳入Pebax®1657中,以制造混合矩阵膜 (MMM).
- 气体分离性能,特别是CO2 / N2选择性,被评估为制造的MMM在填充剂度为10 wt%时.
主要成果:
- GO骨架有效地提高了MOF-74在Pebax®1657矩阵中的分散均性和界面兼容性.
- 由GO-MOF-74结构创建的扩展气体扩散路径增加了溶解选择性.
- 与原始Pebax®1657.2相比,Pebax®1657-MOF-74(Ni) @ GO膜的CO2/N2选择性为76.96,比原始Pebax®1657.2增加了197.2%.
结论:
- 拟议的政府支持的MOF-74战略显著提高了MMM的选择性气体分离性能.
- 这种方法为开发用于二氧化碳分离的基于MOF的先进膜提供了有效的方法.
- 这些发现为改善二氧化碳捕获技术和减少温室气体排放提供了有希望的途径.
